侯留飛，唐俊偉

（青海省草原總站，青海 西寧 810001）

近年來，灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)、模糊系數(shù)、歐氏距離及回歸分析、方差分析、聚類分析等方法不斷地被廣泛應(yīng)用在青海省天然草地各項變量的綜合評價之中，特別是主成分分析，利用降維的思想將多個原始變量通過線性組合提煉出少數(shù)彼此獨立的新變量（主成分）［1］，在主成分分析中每個主成分所含信息互不重復(fù)，可以消除原有變量間的相互影響，且能夠反映原始變量的大部分信息，是復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析過程簡單化，被廣泛地應(yīng)用于青海省天然草地相關(guān)領(lǐng)域研究的相應(yīng)指標的綜合評價，如張玉、王建民等對高山嵩草（Kobresia pygmaea）等12種草地植物常規(guī)營養(yǎng)成分進行了分析［2-3］，馬成德［4］對青海湖流域各類型天然草地質(zhì)量進行了評價，若毛吉［5］對共和盆地天然草地產(chǎn)草量的影響因子進行了研究，為后人利用主成分分析方法研究青海省天然草地奠定了基礎(chǔ)。筆者嘗試利用主成分分析方法，對青海省9個天然草地類牧草營養(yǎng)成分進行分析，以期綜合評價不同天然草地類牧草營養(yǎng)價值的優(yōu)劣。

表1 青海省天然草地牧草營養(yǎng)成分含量及標準化值

表2 青海省天然草地牧草營養(yǎng)成分解釋的總方差

1 研究區(qū)概況［6-9］

青海省位于青藏高原東北部，北緯31°39′～39°21′，東經(jīng) 89°35′～103°4′，平均海拔 3 000 m 以上，全省80%以上為高原地形，可分為環(huán)湖片區(qū)、青南片區(qū)、柴達木片區(qū)、祁連山片區(qū)。屬典型的高原大陸性氣候，干燥少雨，年降水量14.9～774.3 mm；寒冷期長，年平均溫度-5.9～8.7℃；光能資源豐富，日照時數(shù)2 250～3 602 h。全省天然草地面積41 917 172 hm2，其中可利用天然草地面積38 645 762 hm2，分屬9個天然草地類93個天然草地型，常見的牧草有79科398屬1 491種，主要優(yōu)勢種植物高山嵩草（Kobresia pygmaea）、矮生嵩草（Kobresia humilis）、藏嵩草（Kobresia littledalei）、苔草（Carex rigescens）、披堿草（Elymus dahuricus）等。

2 研究材料與方法

2.1 研究材料

委托中國科學院西北高原生物研究所分析測試中心對青海省天然草地第二次草地資源調(diào)查采集的牧草樣品進行粗蛋白質(zhì)（CP）、粗脂肪（EE）、粗纖維（CF）、無氮浸出物（NFE）、粗灰分（Ash）測定，得出研究所用基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

利用IBM SPSS Statistics V 22.0軟件抽取統(tǒng)計功能對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，并利用降維功能對標準化數(shù)據(jù)進行主成分因子分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 天然草地牧草營養(yǎng)成分分析

對天然草地牧草樣本進行粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗纖維、無氮浸出物、粗灰分5種營養(yǎng)成分分析，并對營養(yǎng)成分數(shù)據(jù)進行標準化處理，結(jié)果如表1、表2所示，粗蛋白質(zhì)含量（%）全部大于10%，溫性荒漠類最高為17.37%；粗脂肪含量（%）大多居于2.50%～3.50%，高寒荒漠類含量最高為4.36%，高寒草甸草原類含量最低為2.01%；粗纖維含量（%）大多居于20.00%～30.00%，溫性荒漠類、高寒草甸草原類含量較低；無氮浸出物在各營養(yǎng)成分中含量最高，多居于40.00%～50.00%，高寒草甸草原類含量最高為54.56%；粗灰分含量可分為3個層次，溫性荒漠類含量最高為19.90%，高寒荒漠類次之，其他天然草地類粗灰分含量較低。整體來說，研究中牧草營養(yǎng)成分表現(xiàn)出“三高一低”的特點，粗蛋白、粗脂肪、無氮浸出物含量高，粗纖維含量低，與前人研究結(jié)果一致［10］。

3.2 天然草地牧草營養(yǎng)成分主成分提取和特征向量計算

根據(jù)表2計算結(jié)果，提取出特征值大于1的2個主成分，貢獻率分別為49.261%、33.655%，累計貢獻率為82.916%，這說明2個主成分可以反映天然草地牧草營養(yǎng)成分82.916%的信息。結(jié)合表2中特征值除以表3中主成分載荷矩陣值，然后取平方根，得到2個主成分的特征向量，結(jié)果如表3所示。

表3 青海省天然草地牧草營養(yǎng)成分主成分載荷矩陣及特征向量

3.3 天然草地牧草營養(yǎng)成分主成分得分計算

利用表3中2個特征向量值乘以表1中相應(yīng)天然草地牧草營養(yǎng)成分標準化值，得出該種天然草地類牧草營養(yǎng)成分對于2個主成分的單項得分F1、F2，單項得分乘以相應(yīng)貢獻率后相加，得出綜合得分F值并排序，如表4所示，溫性荒漠類綜合得分最高為12.494，高寒荒漠類次之為3.025。

表4 青海省天然草地牧草營養(yǎng)成分主成分綜合得分及排序

4 討論

根據(jù)主成分分析結(jié)果，溫性荒漠類綜合得分最高，這是因為其生境晝夜溫差大，白天溫度高、光合作用強，夜間氣溫低、呼吸作用弱，利于牧草營養(yǎng)物質(zhì)的積累。另外，雖然溫性荒漠類、高寒荒漠類天然草地牧草營養(yǎng)成分在主成分評價中表現(xiàn)較好，但是這類草地主要分布于柴達木盆地，氣候干旱且植被分布較少，應(yīng)充分發(fā)揮其防風固沙的重要生態(tài)作用，不易過度利用。

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［1］張水清，黃紹敏，郭斗斗.主成分分析在潮土土壤肥力評價中的應(yīng)用［J］.河南農(nóng)業(yè)科學，2011，40（4）：82-86.

［2］張玉.SPSS軟件和主成分分析法在牧草營養(yǎng)價值評價中的應(yīng)用 ［J］. 安徽農(nóng)業(yè)科學，2012，40（12）：7186-7188.

［3］王建民，魏永林，宋理明，等.環(huán)湖地區(qū)不同草場類型優(yōu)勢牧草主要生育期營養(yǎng)成分分析 ［J］.青海氣象，2009（4）：31-34，36.

［4］馬成德.應(yīng)用主成分分析評價青海湖流域各類型天然草地質(zhì)量［J］.中國草食動物，2008，28（3）：48-51.

［5］若毛吉.用主成分和灰色關(guān)聯(lián)度分析法評價共和盆地天然草地產(chǎn)草量的影響因子 ［J］.草業(yè)與畜牧，2010（2）：13-16.

［6］青海省草原總站.青海草地資源［M］.西寧：青海人民出版社，2012.

［7］侯留飛.基于MODIS影像的青海省天然草地植被覆蓋度分析［J］.黑龍江畜牧獸醫(yī)，2011（12）：88-89.

［8］陳鐘，馮琦勝，黃曉東，等.青海省主要類型天然草地EVI動態(tài)變化［J］.草業(yè)科學，2010，27（5）：23-29.

［9］張叢，陳全功，梁天剛.青海省天然草地的收益分析及分類經(jīng)營［J］.草業(yè)科學，2010，27（8）：15-22.

［10］侯留飛.天然牧草能值和能量載畜能力分析［J］.青海草業(yè)，2011，20（3）：33-35.